中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 张海华北京工业大学 2006年硕士导师: 张慧慧共94页

摘要 : 潜水电泵广泛应用于农田灌溉、高楼供水等工农业生产和社会生活中，一般都处于较为恶劣的工作环境中，其潜水电机比一般的电机更容易发生过流、缺相、过热等故障，甚至烧毁，同时潜水电泵在运行过程中消耗大量的电能。本文针对上述问题提出了一种潜水... 展开潜水电泵广泛应用于农田灌溉、高楼供水等工农业生产和社会生活中，一般都处于较为恶劣的工作环境中，其潜水电机比一般的电机更容易发生过流、缺相、过热等故障，甚至烧毁，同时潜水电泵在运行过程中消耗大量的电能。本文针对上述问题提出了一种潜水电泵的变频及现场监控保护装置，既对潜水电机进行故障保护，提高其可靠性，同时又对其进行变频调速，实现恒压供水，提高其运行效率，节约能源，在能源价格高涨的今天，节约能源能取得很好的经济效益。潜水电泵的变频及现场监控保护装置是由对潜水电机进行故障保护的现场控制器和对潜水电机进行变频调速的交流变频调速系统组成。现场控制器以TMS320F2812DSP为核心，通过传感器实现对水泵电机的电流、温度、水压、液位等实时运行的参数进行采集监控，并对紧急情况进行报警或停机处理。交流变频调速系统由变频器ACS400和潜水电泵出水管的压力传感器构成闭环控制系统，实现电机变频调速，控制水泵的供水水压恒定，以达到节约能源的目的。为了便于用户操作，实现远程监控，本文提出了基于PCI通讯适配卡的上位PC机系统。上位PC机通过PCI通讯适配卡实现与现场控制器和变频器的远程通讯。上位PC机和现场控制器之间通过CAN总线进行通讯，现场控制器采集的运行数据通过CAN总线传给上位机，由上位机保留并实时显示其运行的参数。上位PC机和变频器之间通过RS485总线进行通讯，上位PC机通过RS485总线设置其运行参数，并接收变频器当前运行的工况参数，并由PC机实现实时监控。上位机接收的潜水电泵的运行数据存入Access数据库中。综上所述，随着能源价格的飞涨，对广泛应用的水泵进行交流变频调速，将是发展的趋势。本文提出的针对潜水电泵的变频及现场监控系统既对潜水电机进行变频调速，又对其进行控制保护，实际运行表明，系统实时可靠，同时实现灵活，即可以兼而有之，又可二者择一，具有很好的经济效益。收起

关键词 : CAN总线 PCI总线变频器潜水电机

2. 基于绕组函数法的大型潜水电机偏心故障分析与诊断

[学位论文] 程志恒合肥工业大学 2016年硕士导师: 鲍晓华共67页

摘要 : 作为各种以电为动力的机械中需求量最大、应用领域最广泛的一种，感应电动机约占全世界电机产量90％左右。作为一种典型的感应电机，潜水电机发展逐渐大型化，设备故障带来的损失也在不断地增大。因此，大型潜水电机状态监测越来越得到重视，同时，由... 展开作为各种以电为动力的机械中需求量最大、应用领域最广泛的一种，感应电动机约占全世界电机产量90％左右。作为一种典型的感应电机，潜水电机发展逐渐大型化，设备故障带来的损失也在不断地增大。因此，大型潜水电机状态监测越来越得到重视，同时，由于其机械故障以断条和气隙偏心为多，对于此类故障诊断技术的研究也在蓬勃展开。作为大型潜水电机中广泛出现的现象，气隙偏心故障长期以来都被世界各地的研究机构深入关注。理论上，若不考虑生产和装配过程的公差或者运输和工作过程中的磨损，潜水电机定子内圆和转子外圆应在同一圆心，而通常情况下，由于上述原因，定转子轴心会产生偏离。近些年，海内外专家针对各类电机的故障检测的研究做了不懈努力，而本文的研究方向:大型潜水电机气隙偏心问题虽然各类文献涉及的不多，但可以借鉴这些研究中大量有效措施和成效。在偏心领域，很多技术都逐渐被推广应用，如基于电机电流信号分析的偏心检测、基于振动分析的偏心检测、基于端电压频谱分析的偏心检测等等。本课题以检测电机偏心故障为目标，通过改进的绕组函数法比较了不同偏心状态下电感矩阵，并综合了电流信号与振动信号的检测，给出了一种有效判别偏心故障是否为特殊偏心的方法。本文科研成果主要体现在以下几个方面: (1)通过多回路方法建立大型潜水电机的计算模型，并采用绕组函数法计算电机电感矩阵。 (2)对绕组函数理论进行推导，并结合绕组函数平移系数的提出，对绕组函数法进行适用于偏心故障仿真的改进。 (3)基于改进的绕组函数法，对不同偏心故障情况下的电感系数（定子绕组的自感和互感、转子回路自感和互感、定子绕组和转子回路间互感）进行计算，并与三维有限元法算得结果进行对比。 (4)计算不同偏心状态下故障电流，并通过傅里叶分析提取出相关的故障特征量，为偏心故障诊断提供了依据。 (5)通过磁路法分析了偏心时不平衡磁拉力，并对不平衡磁拉力进行了定量分析。提出了结合电流信号和振动信号的气隙偏心检测方法。本文对大型潜水电机的各类偏心故障进行了较为系统的研究，得到了一系列初步却有意义的结论，对电机气隙偏心的进一步深入研究以及其它偏心相关的一系列研究具有深远的理论意义和实用价值。收起

关键词 : 潜水电机偏心故障绕组函数法

3. 降低潜水电机附加损耗的定转子槽形优化研究

[学位论文] 梁娜合肥工业大学 2016年硕士导师: 鲍晓华共68页

摘要 : 电机的附加损耗是指除去基本铁耗、基本铜耗和机械损耗外的所有损耗,其数值大小影响着电机的效率与温升。随着社会各界对节能和环保要求的提高以及当前国民生产生活中对电机的性能要求的提升,降低电机的附加损耗成为电机行业内一项重要的研究目标。潜... 展开

关键词 : 潜水电机附加损耗定转子槽形优化

4. 大型潜水电机转子副临界振动的研究

[学位论文] 李福英合肥工业大学 2015年硕士导师: 鲍晓华共73页

摘要 : 随着国家重工业的发展及城市规划的推进，大型潜水电泵的作用越来越凸显，与此同时，与其相连的电机在国民经济发展中的作用也就越来越重要。为了提高大型旋转机械运行的可靠性和降低其电机振动造成的危害，电机转子的振动和噪声问题一直都受到该领域... 展开

关键词 : 大型潜水电机转子副临界振动特性偏心状态

5. 潜水电机最小转矩的计算与测试

[学位论文] 贾丽娟哈尔滨理工大学 2004年硕士导师: 于晓洋共62页

摘要 : 在任何异步转速下,转子电流与感应的谐波磁场相互作用,产生异步附加转矩.这些附加转矩的客观存在,决定了异步电机在起动过程中存在最小转矩.当这个最小转矩低于额定负载转矩时,电机就不能正常地完成起动过程,进入稳定运行工作状态.潜水电机的附加转矩... 展开

关键词 : 潜水电机转矩谐波分析电机试验

6. 基于CAN总线的分布式潜水电机监控系统

[学位论文] 刘洪涛北京工业大学 2005年硕士导师: 张慧慧共89页

摘要 : 基于CAN总线的分布式潜水电机监控系统将CAN现场总线技术应用于潜水电机监控——运行过程的智能化监测、保护和管理。它是由位于监控中心的监控计算机、CAN/RS232转换卡，和位于潜水电机工作现场的控制节点构成。控制节点可以不依赖CAN网络，独立实现... 展开

关键词 : 潜水电机 CAN总线分布式控制监控系统

7. 潜水永磁辅助同步磁阻电机转子优化设计及电磁噪声分析

[学位论文] 徐翌翔合肥工业大学 2021年硕士导师: 鲍晓华共74页

摘要 : 潜水电机是潜水电泵的核心部件，广泛应用于国家安全防治水领域，每年消耗大量的电能。随着最新电机能效等级国家标准的提出，电机的节能改造成为了关注的重点，传统的潜水感应电机面临着更新换代的巨大挑战。本文提出了一种永磁辅助同步磁阻电机转子... 展开潜水电机是潜水电泵的核心部件，广泛应用于国家安全防治水领域，每年消耗大量的电能。随着最新电机能效等级国家标准的提出，电机的节能改造成为了关注的重点，传统的潜水感应电机面临着更新换代的巨大挑战。本文提出了一种永磁辅助同步磁阻电机转子设计和优化的方法，结合电机高效再制造技术，取代潜水感应电机的笼型转子，使其成为潜水永磁辅助同步磁阻电机，既可以提高电机本身的效率，也可以通过调速运行的方式提高整个潜水电泵系统的效率。以一台55kW的充水式潜水电机为例，研究了定子和绕组不变时永磁辅助同步磁阻电机转子的设计方法，使电机采用新转子后效率得到提高，并且具有较小的转矩脉动和电磁噪声，符合环境友好型高效智能潜水装备的需求。本文所做的工作主要包含以下几个方面： 1、在保留原有潜水感应电机定子和绕组方案不变的前提下，设计永磁辅助同步磁阻电机转子电磁方案。研究了转子磁障层数、磁障尺寸和位置、永磁体布置等对电机性能的影响，确定了转子的结构，并对永磁体进行了退磁校核。结果表明，改造后的潜水永磁辅助同步磁阻电机具有更高的功率因数和效率。 2、分析了电机的转矩脉动种类和成因。利用虚拟永磁谐波电机模型和自适应优化算法优化转子磁障末端的宽度和角度，降低转子磁导导致的气隙磁密谐波，减小电机的磁阻转矩脉动。利用转子轴向分段错开和谐波电流注入的方法降低永磁转矩脉动和耦合的磁阻转矩脉动。有限元仿真结果表明，电机的转矩脉动得到有效抑制。 3、分析了潜水永磁辅助同步磁阻电机的径向电磁力波种类和成因，利用虚拟永磁谐波电机模型中获得的转子谐波特性和传统解析法得到的定子谐波特性构建了力波表，通过有限元仿真的二维傅里叶变换结果进行了验证，并和潜水感应电机径向电磁力波进行了对比，推断出潜水永磁辅助同步磁阻电机的电磁噪声水平更低。多物理场耦合有限元仿真结果验证了结论。收起

关键词 : 潜水电机永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动电磁噪声

8. 水下机器人电机密封性的质量控制

[学位论文] 叶文丽东南大学 2018年硕士导师: 仇晓黎共67页

摘要 : 随着海洋勘探与开发的不断深入，水下机器人作为认识海洋、开发海洋必不可少的重要手段而得到了广泛的应用。根据相关的资料显示，电机在水下作业时发生的故障在很大程度上与电机的密封性有很大的关系。所以，对于在水下作业的机器人来说，电机设备的... 展开随着海洋勘探与开发的不断深入，水下机器人作为认识海洋、开发海洋必不可少的重要手段而得到了广泛的应用。根据相关的资料显示，电机在水下作业时发生的故障在很大程度上与电机的密封性有很大的关系。所以，对于在水下作业的机器人来说，电机设备的密封是机器人最关键的技术，其性能的好坏直接关系到设备的使用性能。在水下作业中，潜水电机的耐压性、接头的密封性和绝缘程度，在很大程度上决定了该设备的水下作业深度。本课题意在通过分析水下作业环境对电机密封性能的影响，对电机密封圈的受压进行分析，利用ANSYS对密封件进行建模，分别模拟了不同水压、不同转速及不同热应力作用下密封件的应力分布、变形及剪应力等情况。本论文首先介绍课题的研究背景、意义及主要内容，阐述了关于水下机器人电机旋转轴密封的现状。介绍了关于水下机器人电机旋转轴密封的相关知识、橡胶密封和有限元等相关理论。其次，对水下机器人电机在实际使用中的故障情况进行分析，找出引起机器人电机故障的主要因素作为质量控制点加以控制。再根据水下机器人电机的作业特点，对于电机的材料和结构等进行了选择，选出了适合水下作业的电机的结构。然后，通过在有限元分析软件ANSYS中建立模型，对已选择的电机的密封结构中的旋转轴部分的动密封圈进行了有限元分析。针对实际工况，分别模拟了在不同水压、不同转速和不同热应力的情况下对于电机旋转密封件的影响。利用大型有限元分析ANSYS软件分析了旋转密封系统中的O型密封圈、密封套及沟槽的应力分布、变形及剪应力等情况，通过分析得出了结论。最后，对电机的密封性进行测试研究，以此来论证潜水电机的密封性并得出结论，据此对水下机器人电机的密封性进行质量控制。本文对水下电机旋转轴密封系统的有限元分析，为水下电机的设计、优化和可靠性等方面提供了理论支持。为水下电机密封材料的产品研究、水下电机旋转轴密封系统的质量控制等方面提供了重要的参考价值。收起

关键词 : 水下机器人潜水电机旋转轴密封系统质量控制

9. 闭口槽潜水电机卡特系数计算及定子端部绕组电磁振动研究

[学位论文] 方勇合肥工业大学 2015年硕士导师: 鲍晓华共133页

摘要 : 近年来，潜水电机在农业灌溉、原油开采、抢险防涝等重要场合中受到了越来越广泛的关注，随着国民经济的发展和市场需求的刺激，我国已经研制出世界上最大功率的4000kW潜水电机。大功率潜水电机有两个重要的特点，一是采用闭口槽定子冲片，二是采用多... 展开近年来，潜水电机在农业灌溉、原油开采、抢险防涝等重要场合中受到了越来越广泛的关注，随着国民经济的发展和市场需求的刺激，我国已经研制出世界上最大功率的4000kW潜水电机。大功率潜水电机有两个重要的特点，一是采用闭口槽定子冲片，二是采用多平面端部绕组。由于潜水电机的独特运行环境，采用闭口槽潜水电机可很大程度地削弱水摩擦损耗，而采用多平面端部绕组可有效降低端部绕组温升。由于闭口槽潜水电机的槽磁桥处高度磁饱和，卡特系数不再是1，因此寻求有效的计算闭口槽潜水电机的卡特系数的方法意义重大。潜水电机的定子绕组在稳态运行过程中受到交变电磁力作用发生振动，由于潜水电机向高功率方向发展，定子端部绕组所受电磁力越来越大，长时间运行可能导致绝缘层磨损和疲劳，甚至会引发停机。因此，研究大功率闭口槽潜水电机端部绕组电磁振动，对于潜水电机的设计及优化具有很重要的理论指导意义，且具备一定的工程实用价值。本文结合闭口槽潜水电机槽磁桥处高度磁饱和的特点，提出磁导等效法和几何等效法用以计算闭口槽电机的卡特系数，并与有限元法计算结果进行比较。磁导等效法可考虑槽磁桥处的磁饱和特性，几何等效法适用于工程中快速计算卡特系数。基于槽磁桥处高度磁饱和的特点，计算分析了不同槽型电机起动过程中槽漏抗及转子空载表面损耗。建立闭口槽潜水电机的三维端部模型，采用时步有限元和时谐有限元法求解端部漏磁场。分别采用改进解析法和有限元法计算了闭口槽潜水电机的端部绕组漏感，采用有限元法分析了闭口槽潜水电机端部涡流损耗并提出削弱措施，进一步研究了闭口槽潜水电机端部磁-热耦合问题。最后，采用三维有限元法对2800kW，10kV闭口槽潜水电机进行了稳态运行和起动过程中的端部绕组电磁力分布研究，基于此，分析了端部绕组的应力分布及变形，并对端部绕组进行了模态分析和谐响应分析。所得结论，可为解决实际工程问题提供一定的参考，并为潜水电机端部绕组结构优化设计和提高电机运行可靠性等方面提供指导意义。收起

关键词 : 闭口槽潜水电机卡特系数端部绕组电磁振动有限元方法

10. 潜水行星齿轮减速器一体化设计与研究

[学位论文] 邹晓峰青岛科技大学 2020年硕士导师: 刘中冬共114页

摘要 : 潜水电机在工农业生产中广泛应用，潜水电机的工作环境相当复杂，在污水处理运用潜水电机进行污水吸排，电机的工作环境更是恶劣，对减速箱和电机提出更高的要求，密封性能要好，冷却与润滑性能优良，减少了齿轮箱的换油频率，在污水环境中，电机齿轮... 展开潜水电机在工农业生产中广泛应用，潜水电机的工作环境相当复杂，在污水处理运用潜水电机进行污水吸排，电机的工作环境更是恶劣，对减速箱和电机提出更高的要求，密封性能要好，冷却与润滑性能优良，减少了齿轮箱的换油频率，在污水环境中，电机齿轮箱的壳体，紧固件要耐腐蚀，常规的减速箱一般是直齿圆柱齿轮体积较大，加之制造工艺的落后，减速比小，在承受较大负载时易发生断齿等严重的后果，因而采取行星齿轮传动，对电机和齿轮箱的一体化，国内外不仅仅在潜水电机方面，在电动汽车小型化，轻量化的今天，电机和减速箱一体化也势在必行，潜水电机和斜齿轮箱一体化后，相对于原先的分体式，能明显减重，方便工人进行吊装，在满足使用性能要求的前提下，较大的降低生产成本。作为机械传动系统中重要的传动方式，时变啮合刚度一直是国内外齿轮动力学研究的前沿[1]，齿轮啮合时所受的载荷受到了包括安装精度，齿阔修型，润滑条件，摩擦产热，安装误差，制造条件等多重因素的影响，目前对啮合刚度计算分析主要的方法有材料力学法和有限元法。行星斜齿轮减速器传动平稳，传动比大，承载能力大，瞬时传动比恒定，结构紧凑等优点，但是制造难度大[2]。行星齿轮轮系在运转时，太阳轮的几何位置轴线不会发生变化，称之为定轴轮系，为了能够实现功率分流，采取多个行星轮，这样在结构上实现了对称，在实际的工况下能尽可能的减少振动，对整体轮系的寿命得到了保障。本次论文主要是利用三维建模软件UG设计新型潜水行星齿轮减速器配套潜水电机，使之一体化，再利用RomaxDesigner软件对其进行系统仿真与研究，同时对潜水齿轮箱水下振动噪声进行仿真，尽可能降低正常啮合运行时的振动噪声，在保证正常稳定的工作前提下，使之寿命更长，主要是进行行星齿轮一级减速设计，壳体涂布防腐蚀涂料，输入输出轴进行动密封设计，内齿圈和壳体过盈配合，使之固定设计左右壳体进行螺栓连接，壳体之间静密封设计，电机的输出轴通过花键直接与行星齿轮减速器的太阳轮直接连接，进一步减少了整体的尺寸，电机与行星齿轮减速器通过法兰盘进行连接。潜水减速箱设计寿命达到10年，远高于目前存在的减速机的寿命。收起

关键词 : 污水处理潜水电机潜水行星齿轮减速器一体化设计